Projets novateurs réalisés

Nanomatériaux hiérarchiquement auto-assemblés pour des cellules solaires excitoniques à haute efficacité

Le projet propose la préparation de photo-électrodes nanostructurées innovantes et leur intégration dans des cellules solaires excitoniques à haute efficacité via la technique de pyrolyse par pulvérisation. Les cellules solaires à points quantiques sont basées sur la photoexcitation de points quantiques (QD) adsorbés à la surface des nanoparticules d’oxyde métallique (TiO2, SnO2, ZnO). Le QD capte la lumière incidente et injecte des électrons dans le TiO2, où ils percolent à travers les nanoparticules d’oxyde pour atteindre une électrode reliée à la charge. Le QD est régénéré par injection de trou soit dans un conducteur de trou, soit dans un électrolyte. Dans les QDSC, les deux principaux facteurs limitant l’efficacité de la photoconversion sont la mauvaise correspondance des caractéristiques d’absorption des semi-conducteurs organiques et du spectre solaire, ainsi que la présence de phénomènes de recombinaison de charge, qui limitent significativement la collecte de charge dans le dispositif opérationnel.
Une grande partie des recherches actuelles porte sur :
i) améliorer la plage d’absorption spectrale en modifiant la QD;
ii) améliorer la densité optique de la couche active pour maximiser la lumière absorbée;
iii) améliorer le transport des trous et la stabilité des cellules en remplaçant l’électrolyte liquide par des solides ioniques ou des polymères conducteurs;
iv) améliorer le transport des électrons en utilisant des matériaux semi-conducteurs alternatifs à large bande interdite.
L’auto-assemblage de nanomatériaux fonctionnels, combiné à des techniques de production à faible coût et polyvalentes, ouvre des perspectives essentielles à l’utilisation optimale des ressources naturelles et à l’exploitation des systèmes haute performance obtenus par des approches simplifiées.
Dans ce projet, nous appliquons le dépôt par pulvérisation pour la production de nouveaux nanomatériaux modifiés, fournissant des systèmes hiérarchiques répondant aux exigences cruciales d’une cellule solaire excitonique à haute efficacité, à savoir :
(1) une forte densité optique de la couche optiquement active (les récolteurs de lumière seront des QD semi-conducteurs), permettant une absorption maximale de la lumière dans la gamme spectrale du sensibilisateur;
(2) une forte diffusion lumineuse de la couche absorbante, augmentant le temps passé par la lumière à l’intérieur du film sensibilisé et améliorant l’absorption de la lumière; et
(3) inhibition

Spectroscopie térahertz avancée

La science du rayonnement du térahertz (THz) devrait avoir un impact extrêmement significatif sur une grande variété de disciplines qui ne manqueront pas de façonner la vie des gens au XXIe siècle. En particulier, les ondes THz (ou rayons T), avec une fréquence allant de 0,1 à 10 THz, (i) peuvent pénétrer et imager à l’intérieur des plastiques, des plaquettes semi-conductrices, des tissus et la plupart des matériaux diélectriques qui peuvent être opaques à la lumière visible, (ii) possèdent de faibles énergies photoniques qui ne causent pas une photoionisation nocive dans les tissus biologiques, et (iii) présentent une forte dispersion ainsi qu’une forte absorption pour de nombreuses molécules. Par conséquent, l’imagerie et le diagnostic aux rayons T ont un potentiel considérable pour des applications dans les essais et imageries non destructifs, le diagnostic médical, la surveillance de la santé, ainsi que l’identification chimique et biologique. Au cours des deux dernières décennies, il y a eu d’importants développements dans les technologies THz, durant lesquels l’optoélectronique THz en espace libre a connu des avancées clés, principalement grâce aux progrès rapides de la technologie laser ultrarapide (par exemple l’invention et le développement du laser Ti :saphir) et dans la fabrication de microélectronique (par exemple, des antennes photoconductrices planaires de taille micron). Des techniques optoélectroniques récemment développées pour la génération, la propagation et la détection des rayons T pourraient bien fournir la résolution spatiale, la précision temporelle et la sensibilité au champ requises pour plusieurs des applications les plus complexes.
Cependant, les applications dans la région THz du spectre électromagnétique ne sont que maintenant en voie de commercialisation. Le plein potentiel de la région spectrale est freiné par le contrôle limité que nous avons sur la façon dont cette forme de lumière interagit avec les matériaux.
Dans ce projet, nous explorerons le couplage ultra-fort de la lumière THz avec des matériaux novateurs, notamment en tenant compte du graphène. En utilisant ce couplage amélioré qui se produit avec une forte intensité THz, nous visons à démontrer de nouvelles façons de générer, détecter et manipuler l’amplitude et la phase de la lumière THz.
En utilisant des impulsions THz uniques à haute énergie disponibles à l’Advanced Laser Light Source (http://inf.emt.inrs.ca/EN/ALLS.htm), ainsi que des modèles numériques sophistiqués, nous mettrons à profit notre expertise considérable pour être un leader mondial dans ce nouveau domaine de la photonique THz à haut champ. Nous avons collaboré avec plusieurs universités canadiennes qui ont manifesté leur intérêt à exploiter le spectre THz et qui collaboreront avec nous pour explorer et développer de nouvelles technologies dans la région spectrale THz. Les applications futures vont de la communication sans fil ultra-haute vitesse à la détection à distance de substances illicites ou dangereuses, toutes basées sur la lumière THz non ionisante.

Créer des preuves pour mieux soutenir les transitions des lieux résidentiels vers des lieux de soins communautaires

Souvent, l’entrée dans un établissement de soins résidentiels est un dernier recours, lorsque la détérioration physique et cognitive entraîne des besoins de soins élevés qui dépassent la disponibilité des soutiens personnels et communautaires. Les établissements de soins résidentiels deviennent de plus en plus des lieux où les aînés reçoivent des soins jusqu’à leur décès. Peu de gens reviennent dans la communauté. Bien qu’il ait été suggéré qu’une proportion importante des personnes résidant en soins résidentiels dans le nord de la Colombie-Britannique ne présentent pas le besoin clinique de ce niveau de soins, la prévalence réelle et les profils cliniques de ces résidents uniques sont actuellement inconnus. Ces personnes peuvent avoir besoin d’un cadre de soins alternatif [CSA] où leurs besoins de soins pourraient être mieux comblés dans des milieux communautaires non institutionnels. Une solution potentielle pour répondre au nombre croissant de personnes ASC en soins résidentiels qui ne présentent pas le besoin clinique de ce niveau de soins intensifs pourrait être la sortie avec un soutien dans les milieux communautaires.

En partenariat avec Northern Health (NH), cette étude sur les méthodes mixtes élargira la compréhension de l’ASC en trois phases. En phase un (analyses secondaires des données); Les données de santé et cliniques spécifiques à chaque personne seront analysées pour toutes les personnes évaluées pour des soins dans le NH afin de déterminer la prévalence des résidents ASC en soins résidentiels. Les analyses bivariées, multivariées et thématiques présenteront les personnes en CSA en soins résidentiels comparées et comparées à toutes les personnes évaluées pour des soins dans le NH.

La phase deux (analyses qualitatives) examinera les préférences des personnes en CSA, ainsi que celles de leur famille/aidants, pour la localisation des soins, y compris des perspectives sur la possibilité d’être libérés vers des milieux de soins communautaires (comme des résidences privées, des résidences pour personnes âgées ou des résidences assistées). Ces résultats permettront d’identifier les ressources et soutiens nécessaires pour faciliter cette transition dans un contexte rural et éloigné. Ensemble, les résultats des phases un et deux guideront le développement d’un projet pilote de phase trois pour soutenir la transition des résidents vers la communauté.

Compte tenu de l’augmentation des pressions sur les ressources limitées en soins de santé, réduire la demande pour les services résidentiels en soutenant la relocalisation des résidents des centres de soins résidentiels vers la communauté pourrait avoir un impact significatif. Un déménagement vers la vie communautaire a non seulement le potentiel d’avoir un impact positif sur la santé et la qualité de vie de la personne, mais aussi d’avoir des conséquences économiques pour les décideurs en matière de politiques de santé. Les résultats pourraient aussi s’appliquer à d’autres juridictions régionales pour éclairer des défis similaires concernant la population émergente de résidents ASC en soins résidentiels.

Programmation parallèle pour applications temps réel sur processeurs multicœurs

Ce projet explore la planification et la cartographie de tâches en temps réel en ligne sur des systèmes multicœurs. Un outil logiciel est en cours de développement pour créer des graphes de dépendance de code, générer des séquences de tâches, puis effectuer la planification et la cartographie en temps réel sur des plateformes multiprocesseurs. L’outil pourra gérer des tâches avec des contraintes de priorité et des exécutions de tâches non préemptives.

Routage dans les réseaux de capteurs sans fil à l’aide d’algorithmes métahéuritiques

En raison des avancées dans les communications sans fil à faible consommation, ainsi qu’en électronique analogique et numérique à faible consommation, le développement de nœuds capteurs à faible coût et faible consommation de petite taille a suscité une attention croissante. Les nœuds capteurs ont la capacité de détecter l’environnement à proximité, effectuer des calculs simples et communiquer dans une petite région. Bien que leurs capacités soient limitées, la combinaison de ces petits capteurs en grand nombre fournit une nouvelle plateforme technologique, appelée Réseaux de Capteurs sans fil (WSN). Les WSN assurent des opérations fiables dans divers domaines d’application, notamment la surveillance environnementale, la surveillance de la santé, le système de suivi des véhicules, la surveillance militaire et l’observation des séismes

Des réseaux de capteurs sans fil composés de nœuds à puissance limitée sont déployés
pour recueillir des informations utiles sur le terrain. Dans les WSN, il est crucial de recueillir l’information
De façon écoénergétique.

Dans ce projet, nous présenterons un nouveau protocole pour les opérations de routage WSN. Le protocole est
réalisé en utilisant des techniques d’optimisation basées sur des métaheuritiques (tels que l’algorithme d’optimisation par colonie de fourmis, l’algorithme d’optimisation en essaim génétique hybride et les algorithmes hybrides de recuit simulé) dans le routage réseau pour optimiser les chemins de routage, fournissant une méthode efficace de transmission de données multi-chemins pour assurer des communications fiables en cas de défauts de nœuds. Nous viserons à maintenir la durée de vie du réseau au maximum, tandis que la transmission des données est réalisée efficacement, donc une approche adaptative est développée selon cet objectif. Les approches proposées sont comparées à d’autres algorithmes bien connus, comme l’algorithme basé sur les fourmis nommé EEABR, utilisant un simulateur basé sur des événements. Notre objectif est d’offrir des réductions significatives de la consommation d’énergie, qui sert de mesure de performance pour les WSN de différentes tailles. De plus, nous mettrons en œuvre notre approche sur un composant matériel de petite taille nécessitant un minimum de connexions adaptées aux conceptions de nœuds minuscules, et nous développerons des méthodes pour gérer les tâches de routage en utilisant la puce de routeur proposée. Nous testerons nos algorithmes fonctionnant sur la puce du routeur et obtiendrons leurs résultats de performance, y compris les temps de réponse de la puce.
Le temps de réponse de la demande d’en-tête pour l’opération de routage serait satisfaisant pour de nombreux WSN où la vitesse de transmission n’est pas essentielle. Les approches proposées pour les routages WSN et leur implémentation matérielle semblent être une solution potentielle et prometteuse pour les concepteurs de nœuds. Paramètres WSN, y compris les nœuds ayant une grande mobilité.

Interaction entre les lantitiques et la bêta-lactoglobuline par spectrométrie de masse MALDI

La bêta-lactoglobuline (?-LG) est une importante protéine de lactosérum que l’on trouve dans le lait de nombreuses espèces de ruminants. En tant que lipocaline, on soupçonne qu’elle est impliquée dans le transport de petites molécules hydrophobes, et certaines preuves suggèrent qu’elle peut se lier à la vitamine A.? -Le LG est un antigène dans le lait, causant des réactions allergiques chez certaines personnes. Cela est dû à la présence de plusieurs épitopes, ou sites de liaison antigéniques. Les antibiotiques sont des peptides antimicrobiens produits par des bactéries à Gram positif. Les antibiotiques sont généralement considérés comme sécuritaires pour la consommation humaine et animale. Nisin est un lantibiotique cationique de classe A produit par Lactococcus lactis. Le Nisin est généralement utilisé comme bioconservateur, surtout dans les produits laitiers, et peut être appliqué comme antibiotique purifié au produit alimentaire, ou produit par des bactéries ajoutées au produit alimentaire. La duramycine est un lantibiotique neutre de classe B produit par Streptoverticillium cinnamoneus. La duramycine a la capacité de traiter la mammite bovine dans le lait des vaches. La mastite est une maladie qui peut causer des anomalies dans le pis des vaches, telles que gonflement, chaleur, rougeur, dureté ou douleur si elle est clinique. D’autres signes de mammite peuvent être observés dans des anomalies du lait telles qu’une apparence aqueuse, des squames ou des caillots.

Comme la nisine et la duramycine se retrouvent toutes deux dans les produits laitiers, et que le?-LG est un composant majeur du lactosérum dans les produits laitiers, il est possible que les molécules interagissent naturellement. Une interaction entre ces molécules pourrait réduire la capacité de la?-LG à agir comme allergène en liant l’un des lantibiotiques à un site proche d’un ou plusieurs épitopes de la?-LG, en interférant avec la capacité d’un anticorps à reconnaître et à se lier à l’épitope, ou en modifiant la conformation structurelle de la protéine, compromettant ainsi la stabilité de l’épitope. Si les épitopes de la protéine ont été bloqués ou compromis, la capacité de la protéine à agir comme allergène et à déclencher une réponse immunitaire aura été réduite ou empêchée. Cela signifierait que la présence de?-LG dans le lait ne provoquerait plus une réaction allergique aussi forte, voire aucune. Une interaction entre le?-LGB et un lantibiotique pourrait aussi augmenter la solubilité du lantibiotique, puisque ces composés sont généralement chargés et ne restent pas facilement dissous dans une solution à plus forte teneur en lipides, comme les produits laitiers. Cette solubilité accrue améliorerait la capacité du lantitique à agir comme agent antimicrobien. Ainsi, des applications d’une interaction entre ces molécules seraient bénéfiques et il est important d’étudier les interactions potentielles entre elles. Ce travail impliquera l’application de la spectrométrie de masse MALDI-TOF (Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight) pour étudier l’interaction de la nisine et de la duramycine avec le?-LGB. Ce travail évaluera la force et le type de l’interaction non covalente qui pourrait exister entre les antibiotiques et le?-LGB.

Mécanismes moléculaires du dysfonctionnement cardiaque induit par l’obésité – rôle de la signalisation de la lysophospholipase

L’obésité et la résistance à l’insuline sont des facteurs de risque majeurs pour les maladies cardiovasculaires, y compris la cardiomyopathie. La cardiomyopathie se caractérise par la capacité réduite des cellules du muscle cardiaque (cardiomyocytes) à se contracter et/ou à se relâcher. Des modifications inadaptées de la signalisation lipidique des cardiomyocytes et du métabolisme énergétique (augmentation de l’utilisation des acides gras) ont été impliquées dans la cardiomyopathie induite par l’obésité, mais les mécanismes moléculaires sous-jacents sont incomplètement compris. L’acide lysophosphatidique (LPA) est devenu un messager de signalisation extracellulaire critique dans le cœur, qui réduit la contractilité, augmente l’apport d’acides gras et stimule le remodelage hypertrophique. Une proportion majeure (~40%) de la LPA plasmatique est produite par l’autotaxine (ATX) sécrétée à partir du tissu adipeux. L’ATX est une lysophospholipase D qui convertit la lysophosphatidylcholine en LPA de manière endocrinienne ou paracrine. Fait intéressant, l’expression d’ATX augmente lors de la différenciation des adipocytes et dans le tissu adipeux chez des souris obèses et résistantes à l’insuline et des humains, ce qui suggère que l’ATX pourrait influencer la cardiomyopathie induite par l’obésité. L’objectif de cette recherche est d’examiner si l’augmentation de la LPA circulante due à la régulation à la hausse de l’ATX du tissu adipeux après l’obésité et la résistance à l’insuline modifie le métabolisme énergétique des cardiomyocytes et la signalisation de l’insuline pour induire la cardiomyopathie.

Combinatoire et algorithmes pour la vidéo à la demande

Le projet consiste à construire et évaluer des algorithmes mathématiques pour planifier le contenu média (émissions télévisées, jeux de sport, films) dans des systèmes vidéo à la demande, généralement sur des machines virtuelles dans le nuage. Bien que le problème soit présenté comme un problème réel, il l’est, au fond, un problème mathématique — une compréhension des enjeux réels est assez facile à acquérir si l’étudiant est déjà passionné et compétent en mathématiques. Ceci est un projet pour un étudiant passionné de mathématiques et curieux de savoir comment les mathématiques théoriques peuvent réellement avoir un impact dans le monde réel.

Le projet spécifique consiste à utiliser la combinatoire pour construire de nouveaux algorithmes afin d’allouer des programmes aux serveurs dans l’environnement vidéo à la demande. La vidéo à la demande est une nouvelle façon importante de diffuser du contenu aux utilisateurs, et ne fournit des programmes que lorsque les utilisateurs les demandent. Cela offre ainsi aux utilisateurs flexibilité et liberté, mais l’inconvénient est qu’il est plus difficile pour les fournisseurs d’anticiper et de répondre à la demande tout en limitant les coûts. Par exemple, nous pourrions satisfaire tous les utilisateurs en donnant à chacun un serveur dédié à lui seul, mais le coût serait prohibitif. La clé pour résoudre ce problème est une affectation efficace des programmes aux serveurs, mais une telle affectation est difficile dans un environnement où la demande est constamment changeante à mesure que les utilisateurs vont et viennent, et où les utilisateurs deviennent impatients si leur contenu n’est pas servi immédiatement. D’un point de vue technique, il s’agit d’un problème d’optimisation à deux critères : il faut minimiser le coût pour les fournisseurs, mais aussi minimiser le délai des utilisateurs.

Ce type d’ordonnancement est un problème ancien en optimisation mathématique, et de nombreuses techniques sont déjà connues pour des situations comme la planification des tâches sur des machines en usine. Il y a donc de bons points de départ pour aborder le problème. Cependant, la situation de la vidéo à la demande crée de nouveaux défis en ce qui concerne la rapidité, le coût, la disponibilité,

Analyse géo+sociale pour des environnements urbains sains

Nous développerons de nouveaux outils computationnels qui exploiteront et classifieront les médias sociaux à la recherche de déclarations représentant différents types et degrés de stress émotionnel. Ces outils nous permettront d’appliquer des méthodes d’analyse géospatiale pour définir des paysages dynamiques de contraintes, ou capes de contrainte, ce qui nous aidera à comprendre comment la contrainte varie d’un lieu à l’autre et de temps en temps dans les centres urbains. Cela mènera à de nouvelles perspectives sur la façon dont le stress émotionnel est lié à des conditions particulières (par exemple, la congestion routière), aux types et designs des lieux (par exemple, lieux publics vs privés, à forte ou faible densité) et aux horaires (par exemple, aux heures de pointe de la navette) dans les communautés urbaines.

GAZÉIFICATION RÉSIDUELLE SOUTERRAINE DU PÉTROLE COMME APPROCHE ALTERNATIVE À L’EOR

Les préoccupations concernant l’approvisionnement énergétique futur et les avancées technologiques récentes mènent à un regain d’importance accordée à la récupération accrue du pétrole (EOR), car les techniques EOR peuvent considérablement améliorer les facteurs de récupération. On estime que la Saskatchewan compte environ 40 milliards de barils de pétrole en place, ce qui constitue une cible pour l’utilisation des techniques de récupération améliorée du pétrole. Cependant, les techniques EOR de premier plan comme l’injection de CO2 présentent des contraintes économiques et technologiques majeures. La technique nécessite la construction d’un vaste réseau de pipelines reliant les sources aux bassins cibles, et un investissement en capital important est donc nécessaire, soutenu par le potentiel de production à long terme du bassin ciblé. De plus, parmi les nombreuses autres méthodes EOR testées, seules quelques-unes ont été jugées commercialement réussies et il a été prouvé expérimentalement que les méthodes EOR peuvent produire jusqu’à 60 à 65% du pétrole original en place (OOIP) et que le pétrole restant à extraire nécessite des engagements à long terme en capital et en ressources humaines ainsi qu’une recherche et développement approfondie dans les pratiques EOR. La technique proposée de gazéification résiduelle souterraine du pétrole (UROG) exploitera les défis et opportunités d’amélioration de la récupération sous forme de gaz synthétique (syngas) au-delà des limites de l’EOR et aidera grandement à faire face aux défis énergétiques futurs liés à l’augmentation de la demande énergétique. La technique UROG a le potentiel de convertir le pétrole résiduel non exploité laissé dans le sol en un gaz combustible, pouvant être transformé en produits de grande valeur tels que des carburants liquides, la production d’énergie propre ou la production d’hydrogène, de gaz naturel synthétique, d’engrais et d’autres matières premières chimiques. Cette technologie permettra aux pays riches en pétrole lourd, comme le Canada, d’exploiter pleinement leurs ressources provenant de gisements pétroliers autrement irrécupérables, de manière économiquement respectueuse et écologique.

Conception et développement d’un robot grimpeur de corde submersible

Les plateformes de puits pétroliers en mer sont soutenues par d’énormes haubans. Les vagues et le mouvement de l’océan dans les stations de contrôle provoqueraient un changement continu de tension et de relâchement des fils. Cela peut causer une défaillance des fibres internes du fil, qui seraient invisibles. La casse d’un grand nombre de fibres internes peut entraîner une rupture avec des conséquences catastrophiques.
Ce projet de recherche porte sur la conception et le développement d’un robot submersible grimpant à la corde, capable de se déplacer le long de haubans sous-marins pour les sonder à l’aide de capteurs embarqués tels que les ultrasons et la vision.
Le conseiller pédagogique, avec ses étudiants diplômés, a développé un robot grimpeur de corde reconfigurable. D’autres modifications seraient nécessaires pour le rendre entièrement autonome et submersible.

Communautés biologiques dans un paysage côtier modifié par l’homme

Les activités d’aquaculture des coquillages qui ont lieu dans l’environnement intertidal peuvent affecter directement et indirectement les organismes vivant sur et à l’intérieur des sédiments ainsi que les organismes de niveau trophique supérieur (par exemple, les poissons) qui utilisent cet habitat. Ces activités incluent les suivantes :

1) Composition des espèces modifiées et densités accrues : La composition des espèces de bivalves est modifiée en plantant des espèces économiquement précieuses à des densités de peuplement élevées.

2) Déploiement de la structure aquacole : Installation de structures telles que des clôtures dans l’entretidal pour créer des enclos pour planter les huîtres et déploiement de filets sur les plates-bandes de palourdes pour empêcher les prédateurs d’entrer. De plus, la pratique de planter les huîtres elles-mêmes sur la plage transforme un type d’habitat naturellement à fond mou en un fond mixte mou et dur. Ces modifications peuvent influencer l’abondance et le type d’organismes capables d’utiliser et d’y vivre.

3) Gestion des prédateurs : L’exclusion des prédateurs (par exemple, crabes, étoiles de mer) des sites d’aquaculture par la pose de filets peut augmenter la concentration de prédateurs sur les plages voisines qui ne sont pas protégées, réduisant potentiellement des sources de nourriture importantes pour d’autres prédateurs, comme les oiseaux.

Pour mieux comprendre les impacts cumulatifs de l’aquaculture, nous devons déterminer comment la composition des communautés dans les habitats naturels et non cultivés se compare à celle des communautés dans les habitats aquacoles de coquillages. Comparer la diversité de trois communautés biologiques (épifaunique, infaunique et pélagique) dans deux paysages très différents, les sites naturels non cultivés étant relativement plats et simples, par rapport aux sites aquacoles modifiés et plus complexes, est aussi important, d’un point de vue écologique, pour comprendre comment les organismes réagissent et utilisent les habitats modifiés anthropogéniquement.

Alors que certaines activités aquacoles peuvent diminuer la diversité (par exemple, augmenter la densité commerciale des espèces), d’autres peuvent l’augmenter (par exemple, déposer des huîtres sur la plage ajoute une complexité d’habitat). Malgré l’étendue de l’aquaculture dans de nombreuses régions et l’importance de maintenir la diversité, très peu de recherches ont été menées pour examiner les effets de